Устойчивость к растяжению-Фрикционные маятниковые подшипники(тФПБ)

(Соответствует международным стандартам по сейсмической изоляции и устройствам рассеивания энергии)

I. Резюме

Растяжимая-стойкостьФрикционный маятниковый подшипник(TFPB) — усовершенствованныйустройство сейсмической изоляцииразработан для современной инфраструктуры, которая требует как горизонтальной гибкости, так и устойчивости к вертикальному подъему. В отличие от обычныхмаятниковые подшипники трения (FPB), которые ограничены передачей сжимающей нагрузки, TFPB включает в себя системы анкеровки, препятствующие поднятию-, обеспечивая структурную целостность при комбинированном сейсмическом и ветровом воздействии.

В этом руководстве описаны принцип работы, параметры конструкции, требования к испытаниям и международное соответствие TFPB. Он также содержит практические рекомендации по установке, проверке и долгосрочному-техническому обслуживанию в соответствии со стандартами EN 15129:2018 (Европа), AASHTO.Руководство по сейсмической изоляции(США) и ISO 22762 (международный).

II. Предыстория и потребности отрасли

2.1 Сейсмическая изоляция в современных сооружениях
С 1970-х годовмаятниковые системы тренияприменяются во всем мире для сейсмоизоляции мостов, атомных электростанций и высотных-зданий. Традиционные изоляторы (эластомерные подшипники, HDRB, ЛРБ) предоставлятьрассеивание энергиино не всегда может учитывать подъемные силы, вызванные опрокидывающими моментами.

2.2 Задача «Поднятие»
Подъем происходит, когда вертикальные компоненты движения грунта при землетрясении, подсос ветра или несбалансированные нагрузки на конструкцию создают растягивающие силы на уровне опоры. В мостах подъем может возникнуть из-за асимметричной нагрузки на пролет. В высотных зданиях это может произойти из-за крутильного опрокидывания при сейсмическом воздействии. Без сопротивления, обычныйФПБможет отсоединиться от основания, что приведет к катастрофическому выходу из строя.

2.3 Почему TFPB?
TFPB – это сейсмическое устройство нового-поколения, расширяющее возможностиФПБспособность противостоять как сжатию, так и растяжению, что делает его идеальным для критически важных объектов, мостов с длинными-пролетами и морских платформ.
- Двойная способность сжатия + растяжения.
- Длительный расчетный срок службы (50–70 лет).
- Адаптируется к большим перемещениям и длительным периодам времени.
- Высокий запас сейсмической безопасности.
- Совместимость с международной сертификацией и маркировкой CE.

III. Функции и производительность

3.1 Рассеяние энергии и пере-центрирование
Скольжение по сферической поверхности обеспечивает:
- Контролируемое удлинение периода (смещение структурного естественного периода от пиков сейсмического спектра).
- Рассеяние энергииза счет поверхностного трения (μ регулируется выбором материала).
- Надежная пере-центрирующая сила, обусловленная действием силы тяжести.

3.2 Сопротивление растяжению
Достигается с помощью механических систем крепления:
- Предварительно напряженные натяжные стержни, встроенные в подшипник.
- Противоподъемные-болты, непосредственно соединенные с основанием.
- Удерживающие кожухи для предотвращения смещения.

3.3 Адаптивность к множеству-опасностям
Работает при сейсмических нагрузках, ветровом воздействии, вибрации от транспортных средств и тепловых перемещениях. Надежно работает в условиях низких-температур (до –30 градусов при использовании специальных материалов).

IV. Стандарты и нормативные ссылки

TFPB спроектирован и протестирован в соответствии с наиболее широко признанными международными стандартами:
- EN 15129:2018 –Анти-сейсмические устройства
- Серия EN 1337 –Структурные подшипники
- Спецификации руководства AASHTO дляПроектирование сейсмоизоляции (2014, 2022)
- ASCE/SEI 7-22 – Минимальные расчетные нагрузки
- ИСО 22762-3 –Изоляторы сейсмической-защиты– Эластомерные подшипники
- ASTM D4894/D4895 – материалы из ПТФЭ
- ASTM E595 – Испытания на трение и износ

Там, где применяются национальные требования, используются сейсмические нормы Еврокода 8, ACI 318, DIN 4149 и японского стандарта JIS C- Edition.

V. Структурные компоненты

1. Верхняя опорная пластина — пластина из углеродистой стали со скользящей поверхностью из нержавеющей-стали.
2. Вогнутая скользящая тарелка – обработанное сферическое гнездо, обеспечивающее маятниковую геометрию.
3. Скользящий интерфейс – ПТФЭ или композитный материал, соединенный для обеспечения стабильного трения.
4. Система сопротивления растяжению – высокопрочные- стержни, предварительно напряженные анкеры или ограничительные болты.
5. Корпус и пылезащитные уплотнения – предотвращают попадание воды, пыли или химикатов.
6. Защитное покрытие – устойчивость к коррозии (эпоксидная смола, горячее-оцинкование или нержавеющая сталь).

VI. Принцип работы

На основе обычногомаятниковый подшипник трения, добавлена возможность сопротивления вертикальному натяжению-. Он может обеспечивать скольжение и вращение в условиях растяжения, а также выполнять функцию снижения сейсмических воздействий обычного маятникового подшипника трения.

6.1 Режим сжатия
Нагрузка надстройки передается посредством сферического скольжения. Смещения поглощают сейсмическую энергию, сохраняя при этом устойчивость.

6.2 Режим растяжения
Во время подъема срабатывают системы крепления, безопасно передавая напряжение на основание. Предотвращает образование зазоров или смещение.

6.3 Комбинированная загрузка
При реалистичных сейсмических событиях одновременно происходят сжимающие, растягивающие и сдвиговые воздействия. TFPB обеспечивает непрерывную реакцию силы-перемещения, гарантируя отсутствие ухудшения производительности.

6.4, Сравнительный анализ

Особенность	ОбщепринятыйФПБ	ТФПБ
Сжимающая нагрузка	✔	✔
Сопротивление поднятию	✘	✔
Рассеяние сейсмической энергии	✔	✔
Срок службы	50 лет	50–70 лет
Подходит для высоких зданий	Ограниченный	Отличный
Оффшорная производительность	Не подходит	Подходящий

VII. Исследования и разработки

7.1 Расчетные параметры и расчеты

1), Основное уравнение
Срок действия системы изоляции:

где R=радиус кривизны, g=ускорение свободного падения.

2), Стандарты материалов
- Сталь: EN 10025 S355 / ASTM A709 Gr.50.
- Нержавеющая сталь: ASTM A240, тип 316L.
- Композиты из ПТФЭ: ASTM D4894, армированные стеклянными или бронзовыми наполнителями.
7.2, Технический паспорт

Параметр	Спецификация	Метод испытания
Вертикальное натяжение-Несущая способность	Диапазон от 50 кН до 6000 кН (настраивается в зависимости от требований проекта)	Спецификации проекта моста AASHTO LRFD, раздел 14.4; ЭН 1337-3
Вертикальное сжатие-Несущая способность	В 1,2–2,0 раза превышает несущую способность-по вертикальному напряжению (зависит от модели)	Спецификации проекта моста AASHTO LRFD, раздел 14.3; ЭН 1337-2
Эффективность сейсмической изоляции	Уменьшает ускорение верхней конструкции более или равно 50 % при расчетной сейсмической интенсивности (например, PGA=0.4 g)	FEMA 461 (Оценка альтернатив сейсмической модернизации), EN 1337-6
Максимальное скольжение	<400 mm (depending on spherical surface radius and design requirements)	Спецификации проекта моста AASHTO LRFD, раздел 14.5; ЭН 1337-4
Коэффициент трения	0,02–0,05 (при 23 градусах, при расчетной вертикальной нагрузке)	ASTM D1894 (Стандартный метод испытаний статических и кинетических коэффициентов трения пластиковой пленки и листового металла)
Срок службы	Больше или равно 50 годам (при нормальных условиях эксплуатации, при регулярном техническом обслуживании)	EN 1337-1 (Общие требования к несущим конструкциям)

7.3 Патент

7.5, Технические характеристики

VIII. Обеспечение качества и производство

- Производственные мощности, сертифицированные по стандарту ISO 9001.
- Не-неразрушающий контроль (НК) сварных швов (UT, MT, RT).
- Допуски на обработку: ±0,05 мм для радиуса скольжения.
- Шероховатость поверхности: Ra Меньше или равна 0,8 мкм для поверхности скольжения.
- Защитные системы: проверены по стандарту EN ISO 12944 на класс коррозии C5.

IX. Тестирование и сертификация

9.1 Заводские приемочные испытания(ТОЛСТЫЙ)
- Проверка материалов и проверка размеров.
- Испытание статической сжимающей и растягивающей нагрузкой.
- Измерение трения скольжения при температуре окружающей среды.

9.2 Типовое тестирование(Требования EN 15129)
- Испытания на циклический сдвиг с принудительным перемещением.
- Испытания на вертикальную нагрузку при сжатии и подъеме.
- Длительные-тесты на ползучесть и релаксацию.
- Оценка долговечности (циклическое изменение температуры от –30 градусов до +50 градусов).

9.3 Сейсмическая квалификация
- Полномасштабные-испытания на вибростенде на двустороннее смещение + сопротивление подъему.
- Соответствие динамическим протоколам AASHTO.
9.4. Отчеты о тестировании третьей стороны

9.5, Испытательное оборудование в доме

X. Рекомендации по установке

1. Подготовьте фундамент с допуском плоскостности ±2 мм.
2. Установите анкеры и натяжные тяги согласно утвержденным чертежам.
3. Выровняйте вогнутую поверхность скольжения по расчетному радиусу.
4. Нанесите защитную смазочную пленку (если указано).
5. Проверьте предварительную нагрузку натяжения с помощью калиброванного крутящего момента.
6. Перед передачей нагрузки на конструкцию выполните пробное скольжение.

XI. Протоколы обслуживания

- Плановый осмотр каждые 5 лет (EN 15129 §10).
- Контрольные точки:
- Износ скользящего интерфейса (уменьшение толщины < 0,5 мм).
- Проверка предварительной загрузки привязки.
- Состояние защитного покрытия.
- Корректирующие действия:
- Re-tension bolts if preload loss >10%.
- Замените футеровку из ПТФЭ после превышения предельного износа.
- При обнаружении разрушения нанесите анти-краску.

XII. Приложения и практические примеры

Маятниковый подшипник трения, -устойчивый к растяжению, идеально подходит для конструкций, в которых существует риск вытягивания- вверх, включая, помимо прочего:
Мосты с длинными-пролетами (например, вантовые-вальные мосты, подвесные мосты), где динамические нагрузки от ветра или землетрясений могут создавать растягивающие силы, направленные вверх, на опорные подшипники.
Высотные-здания и высотные конструкциирасположены в сейсмических зонах (например, в регионах, соответствующих стандартам FEMA 356, ASCE 7 или Еврокод 8), гдесейсмические-структурные воздействиявибрация может привести к напряжению в контактах подшипников.
Промышленные объекты с большими динамическими нагрузками(например, фундаменты тяжелого машиностроения, конструкции электростанций), где для обеспечения эксплуатационной безопасности необходимы как вертикальные нагрузки, так и устойчивость к растяжению-.
Морские и береговые сооружения(например, пирсы, причалы), где совокупное воздействие ветра, волн и сейсмической активности может создавать растягивающие силы на несущие системы.

Заключение

Растяжимый-маятниковый подшипник с сопротивлением трению (TFPB) представляет собой современную-новую-новую-инновацию в областитехнология сейсмической защиты. Объединивдиссипация энергии трения, смещение периода маятника и устойчивость к подъему, TFPB обеспечивает структурную безопасность в самых сложных условиях.

Подтвержденное соответствие стандартам EN 15129, AASHTO, ASCE, ASTM и ISO делает его пригодным для международного применения в мостах, высотных зданиях, ядерных установках и морских сооружениях. При правильной установке и обслуживании TFPB гарантирует долгосрочную-надежность, высокую производительность и повышенную отказоустойчивость критически важной инфраструктуры по всему миру.